數(shù)據(jù)庫(kù)的概念與優(yōu)點(diǎn)

1、 數(shù)據(jù)庫(kù)的概念與用途 ? 數(shù)據(jù)庫(kù)的概念什么是數(shù)據(jù)庫(kù)呢?當(dāng)人們從不同的角度來(lái)描述這一概念時(shí)就有不同的定義(當(dāng)然是描述性的)。例如，稱(chēng)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)“記錄保存系統(tǒng)”(該定義強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)庫(kù)是若干記錄的集合)。又如稱(chēng)數(shù)據(jù)庫(kù)是“人們?yōu)榻鉀Q特定的任務(wù)，以一定的組織方式存儲(chǔ)在一起的相關(guān)的數(shù)據(jù)的集合”(該定義側(cè)重于數(shù)據(jù)的組織)。更有甚者稱(chēng)數(shù)據(jù)庫(kù)是“一個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)”。當(dāng)然，這種說(shuō)法雖然形象，但并不嚴(yán)謹(jǐn)。嚴(yán)格地說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)是“按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)”。在經(jīng)濟(jì)管理的日常工作中，常常需要把某些相關(guān)的數(shù)據(jù)放進(jìn)這樣“倉(cāng)庫(kù)”，并根據(jù)管理的需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。例如，企業(yè)或事業(yè)單位的人事部門(mén)常常要把本單位職工的基本情

2、況(職工號(hào)、年齡、性別、籍貫、工資、簡(jiǎn)歷等)存放在表20.6.3中，這表就可以看成是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。有了這個(gè)“數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)”我們就可以根據(jù)需要隨時(shí)查詢某職工的基本情況，也可以查詢工資在某個(gè)圍的職工人數(shù)等等。這些工作如果都能在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)進(jìn)行，那我們的人事管理就可以達(dá)到極高的水平。此外，在財(cái)務(wù)管理、倉(cāng)庫(kù)管理、生產(chǎn)管理中也需要建立眾多的這種“數(shù)據(jù)庫(kù)”，使其可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)、倉(cāng)庫(kù)、生產(chǎn)的自動(dòng)化管理。 J.Martin給數(shù)據(jù)庫(kù)下了一個(gè)比較完整的定義：數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的，無(wú)有害的或不必要的冗余，并為多種應(yīng)用服務(wù)；數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)獨(dú)立于使用它的程序；對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)插入新數(shù)據(jù)，修改和檢

3、索原有數(shù)據(jù)均能按一種公用的和可控制的方式進(jìn)行。當(dāng)某個(gè)系統(tǒng)中存在結(jié)構(gòu)上完全分開(kāi)的若干個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，則該系統(tǒng)包含一個(gè)“數(shù)據(jù)庫(kù)集合”。 ? 數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)使用數(shù)據(jù)庫(kù)可以帶來(lái)許多好處：如減少了數(shù)據(jù)的冗余度，從而大節(jié)省了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的充分共享等等。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)還為用戶提供了非常簡(jiǎn)便的使用手段使用戶易于編寫(xiě)有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序。特別是近年來(lái)推出的微型計(jì)算機(jī)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)dBASELL，操作直觀，使用靈活，編程方便，環(huán)境適應(yīng)廣泛(一般的十六位機(jī)，如IBM/PC/XT，國(guó)產(chǎn)長(zhǎng)城0520等均可運(yùn)行種軟件)，數(shù)據(jù)處理能力極強(qiáng)。數(shù)據(jù)庫(kù)在我國(guó)正得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，必將成為經(jīng)濟(jì)管理的有力工具。數(shù)據(jù)庫(kù)

4、是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS-DATA BASE MANAGEMENT SYSTEM)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理與使用的dBASELL就是一種數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件。 ? 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫(kù)種類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)通常分為層次式數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)式數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)三種。而不同的數(shù)據(jù)庫(kù)是按不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)聯(lián)系和組織的。 1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型 (1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所謂數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)的組織形式或數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。如果用D表示數(shù)據(jù)，用R表示數(shù)據(jù)對(duì)象之間存在的關(guān)系集合，則將DS(D，R)稱(chēng)為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如，設(shè)有一個(gè)簿，它記錄了n個(gè)人的名字和相應(yīng)的。為了方便地查找某人的，將人名和按字典順序排列，并在名字的后面跟隨著對(duì)應(yīng)的。這樣，若要

5、查找某人的(假定他的名字的第一個(gè)字母是Y)，那么只須查找以Y開(kāi)頭的那些名字就可以了。該例中，數(shù)據(jù)的集合D就是人名和，它們之間的聯(lián)系R就是按字典順序的排列，其相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是DS(D，R)，即一個(gè)數(shù)組。 (2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)種類(lèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又分為數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是從邏輯的角度(即數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和組織方式)來(lái)觀察數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置無(wú)關(guān)。數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中存放的結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)形式，所以物理結(jié)構(gòu)也被稱(chēng)為存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。本節(jié)只研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，并將反映和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)系的方法稱(chēng)為數(shù)據(jù)模型。目前，比較流行的數(shù)據(jù)模型有三種，即按圖論理論建立的層

6、次結(jié)構(gòu)模型和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型以與按關(guān)系理論建立的關(guān)系結(jié)構(gòu)模型。 2.層次、網(wǎng)狀和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) (1)層次結(jié)構(gòu)模型層次結(jié)構(gòu)模型實(shí)質(zhì)上是一種有根結(jié)點(diǎn)的定向有序樹(shù)(在數(shù)學(xué)中“樹(shù)”被定義為一個(gè)無(wú)回的連通圖)。例如圖20.6.4是一個(gè)高等學(xué)校的組織結(jié)構(gòu)圖。這個(gè)組織結(jié)構(gòu)圖像一棵樹(shù)，校部就是樹(shù)根(稱(chēng)為根結(jié)點(diǎn))，各系、專(zhuān)業(yè)、教師、學(xué)生等為枝點(diǎn)(稱(chēng)為結(jié)點(diǎn))，樹(shù)根與枝點(diǎn)之間的聯(lián)系稱(chēng)為邊，樹(shù)根與邊之比為1:N，即樹(shù)根只有一個(gè)，樹(shù)枝有N個(gè)。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型的一般結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖20.6.5所示。圖20.6.4 高等學(xué)校的組織結(jié)構(gòu)圖圖20.6.5 層次結(jié)構(gòu)模型圖20.6.5中，Ri(i1，2，6)代表記錄(即數(shù)據(jù)的集合)，其中R

7、1就是根結(jié)點(diǎn)(如果Ri看成是一個(gè)家族，則R1就是祖先，它是R2、R3、R4的雙親，而R2、R3、R4互為兄弟)，R5、R6也是兄弟，且其雙親為R3。R2、R4、R5、R6又被稱(chēng)為葉結(jié)點(diǎn)(即無(wú)子女的結(jié)點(diǎn))。這樣，Ri(i1，2，6)就組成了以R1為樹(shù)根的一棵樹(shù)，這就是一個(gè)層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型。按照層次模型建立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)稱(chēng)為層次模型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。IMS(Information Manage-mentSystem)是其典型代表。 (2)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型?在圖20.6.6中，給出了某醫(yī)院醫(yī)生、病房和病人之間的聯(lián)系。即每個(gè)醫(yī)生負(fù)責(zé)治療三個(gè)病人，每個(gè)病房可住一到四個(gè)病人。如果將醫(yī)生看成是一個(gè)數(shù)據(jù)集合，病人和病房分

8、別是另外兩個(gè)數(shù)據(jù)集合，那么醫(yī)生、病人和病房的比例關(guān)系就是M:N:P(即M個(gè)醫(yī)生，N個(gè)病人，P間病房)。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它的一般結(jié)構(gòu)模型如圖20.6.7所示。在圖中，記錄Ri(i1，2，8)滿足以下條件：可以有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無(wú)雙親(如R1、R2、R3)。至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)以上的雙親。在“醫(yī)生、病人、病房”例中，“醫(yī)生集合有若干個(gè)結(jié)點(diǎn)(M個(gè)醫(yī)生結(jié)點(diǎn))無(wú)“雙親”，而“病房”集合有P個(gè)結(jié)點(diǎn)(即病房)，并有一個(gè)以上的“雙親”(即病人)。圖20.6.6 醫(yī)生、病房和病人之間的關(guān)系圖20.6.7 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型按照網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)稱(chēng)為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其典型代表是DBTG(Dat

9、a Base Task Group)。用數(shù)學(xué)方法可將網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 (3)關(guān)系結(jié)構(gòu)模型關(guān)系式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)歸結(jié)為簡(jiǎn)單的二元關(guān)系(即二維表格形式)。例如某單位的職工關(guān)系就是一個(gè)二元關(guān)系(見(jiàn)表20.6.8)。這個(gè)四行六列的表格的每一列稱(chēng)為一個(gè)字段(即屬性)，字段名相當(dāng)于標(biāo)題欄中的標(biāo)題(屬性名稱(chēng))；表的每一行是包含了六個(gè)屬性(工號(hào)、年齡、性別、職務(wù)、工資)的一個(gè)六元組，即一個(gè)人的記錄。這個(gè)表格清晰地反映出該單位職工的基本情況。表20.6.8 職工基本情況通常一個(gè)m行、n列的二維表格的結(jié)構(gòu)如表20.6.9所示。表中每一行表示一個(gè)記錄值，每一列表示一個(gè)屬性(即字段或數(shù)據(jù)項(xiàng)

10、)。該表一共有m個(gè)記錄。每個(gè)記錄包含n個(gè)屬性。作為一個(gè)關(guān)系的二維表，必須滿足以下條件： (1)表中每一列必須是基本數(shù)據(jù)項(xiàng)(即不可再分解)。 (2)表中每一列必須具有一樣的數(shù)據(jù)類(lèi)型(例如字符型或數(shù)值型)。 (3)表中每一列的名字必須是唯一的。 (4)表中不應(yīng)有容完全一樣的行。 (5)行的順序與列的順序不影響表格中所表示的信息的含義。由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)被稱(chēng)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)數(shù)據(jù)的操作幾乎全部建立在一個(gè)或多個(gè)關(guān)系表格上，通過(guò)對(duì)這些關(guān)系表格的分類(lèi)、合并、連接或選取等運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理。dBASEII就是這類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的典型代表。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用問(wèn)題(如人事管理問(wèn)題

11、)，有時(shí)需要多個(gè)關(guān)系才能實(shí)現(xiàn)。用dBASEII建立起來(lái)的一個(gè)關(guān)系稱(chēng)為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)(或稱(chēng)數(shù)據(jù)庫(kù)文件)，而把對(duì)應(yīng)多個(gè)關(guān)系建立起來(lái)的多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。dBASEII的另一個(gè)重要功能是通過(guò)建立命令文件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用和管理，對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)相應(yīng)的命令序列文件，稱(chēng)為該數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用系統(tǒng)。因此，可以概括地說(shuō)，一個(gè)關(guān)系稱(chēng)為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，若干個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以派生出各種不同類(lèi)型的輔助文件和建立它的應(yīng)用系統(tǒng)。 ? 數(shù)據(jù)庫(kù)的要求與特性為了使各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮它們的優(yōu)越性，必須對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的使用提出一些明確的要求。 1.建立數(shù)據(jù)庫(kù)文件的要求 (1)盡量減少數(shù)據(jù)的

12、重復(fù)，使數(shù)據(jù)具有最小的冗余度。計(jì)算機(jī)早期應(yīng)用中的文件管理系統(tǒng)，由于數(shù)據(jù)文件是用戶各自建立的，幾個(gè)用戶即使有許多一樣的數(shù)據(jù)也得放在各自的文件中，因而造成存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)大量重復(fù)，浪費(fèi)存儲(chǔ)空間。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)正是為了克服這一缺點(diǎn)而出現(xiàn)的，所以在組織數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)冗余。 (2)提高數(shù)據(jù)的利用率，使眾多用戶都能共享數(shù)據(jù)資源。 (3)注意保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。這對(duì)某些需要?dú)v史數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)、決策的部門(mén)(如統(tǒng)計(jì)局、銀行等)特別重要。 (4)注意同一數(shù)據(jù)描述方法的一致性，使數(shù)據(jù)操作不致發(fā)生混亂。如一個(gè)人的學(xué)歷在人事檔案中是大學(xué)畢業(yè)，而在科技檔案中卻是大學(xué)程度，這樣就容易造成混亂。 (5)對(duì)于某些需要的數(shù)據(jù)，必須增

13、設(shè)措施。 (6)數(shù)據(jù)的查找率高，根據(jù)需要數(shù)據(jù)應(yīng)能被與時(shí)維護(hù)。2.數(shù)據(jù)庫(kù)文件的特征無(wú)論使用哪一種數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，由它們所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)文件都可以看成是具有一樣性質(zhì)的記錄的集合，因而這些數(shù)據(jù)庫(kù)文件都有一樣的特性： (1)文件的記錄格式一樣，長(zhǎng)度相等。 (2)不同的行是不同的記錄，因而具有不同的容。 (3)不同的列表示不同的字段名，同一列中的數(shù)據(jù)的性質(zhì)(屬性)一樣。 (4)每一行各列的容是不能分割的，但行的順序和列的順序不影響文件容的表達(dá)。 3.文件的分類(lèi)對(duì)文件引用最多的是主文件和事物文件。其他的文件分類(lèi)還包括表文件、備份文件、檔案的輸出文件等。下面將講述這些文件。 (1)主文件。主文件是某特定應(yīng)用領(lǐng)域的永久性的數(shù)據(jù)資源。主文件包含那些被定期存取以提供信息和經(jīng)常更新以反映最新?tīng)顟B(tài)的記錄。典型的主文件有庫(kù)存文件、職工主文件和收帳主文件等。 (2)事務(wù)文件。事務(wù)文件包含著作為一個(gè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)活動(dòng)(事務(wù))的那些記錄。這些事務(wù)被分批以構(gòu)成事務(wù)文件。例如，從每周工資卡上錄制下來(lái)的數(shù)分批存放在一個(gè)事務(wù)文件上，然后對(duì)照工資清單文件進(jìn)行處理以便打印出工資支票和工資記錄簿。 (3)表文件。表文件是一些表格。之所以單獨(dú)建立表文件而不把表設(shè)計(jì)在程序中是為了便于修改。例如，一個(gè)公用事業(yè)公司的稅率表或國(guó)稅務(wù)局的稅率就可以存儲(chǔ)在表中文件。 (4)備用文件。備用文件是現(xiàn)有生產(chǎn)性文件的一個(gè)復(fù)制品。一旦生產(chǎn)